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【www.463.com】cells)和援助性T 细胞17(Th17,Dectin-3-/-鼠肠道中细菌的数量

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目前,肠道菌群对人类健康的影响备受关注。肠道菌群是指在人体肠道中存在的种类繁多、数目惊人的微生物群体。普遍认为,肠道菌群影响寿命、抵御感染以及参与代谢性疾病和癌症等的发生,但关于肠道共生真菌如何介导免疫失衡的研究尚无报道。

肠道菌群是指在人体肠道中存在的种类繁多、数目惊人的微生物群体。普遍认为,肠道菌群参与炎症性肠病以及肥胖等代谢性疾病的发生,但关于肠道共生真菌介导的免疫应答是否影响结肠肿瘤的发生尚无报道。胱天蛋白酶募集域蛋白是一种表达于髓系细胞的接头蛋白,是C型凝集素样受体的下游分子。CARD9不仅能够识别细菌、真菌、病毒和内源性危险信号,还能形成CARD9-BCL10-MALT1信号复合体,是NF-κB和MAPK等炎症信号通路的上游分子,可促进巨噬细胞等产生和释放炎症因子,在真菌感染性疾病中发挥重要的作用。2013年,王婷婷入选“南京大学中青年优秀教师境外研修项目”,在MD
Anderson Cancer Center
林欣教授实验室做博士后期间发现Card9-/-鼠比野生鼠易患炎症相关结肠肿瘤。值得关注的是Card9-/-鼠肠道中真菌的数量,尤其是条件致病真菌热带念珠菌(C.
tropicalis)的数量显著高于正常鼠;Card9-/-鼠在肠道肿瘤诱导过程中予 C.
tropicalis灌胃可显著加重炎性病变及肿瘤负荷,而给予氟康唑抗真菌治疗后,Card9-/鼠结肠肿瘤负荷显著减轻,提示在Card9-/-鼠中增多的肠道真菌促进了结肠肿瘤的进程。

该课题受到国家自然科学基金委、国家科技部、中国科学院和上海市科委的经费支持。

文章链接:

(医学院 科学技术处)

为了进一步解析肠道粘膜免疫反应中复杂的信号网络和肠道菌群免疫稳态之间的调控关系,宋昕阳和博士研究生戴黛合作利用IL-17A和FGF2基因缺陷小鼠建立的肠道炎症模型,多种免疫学分析手段和16SrRNA基因测序技术等方法发现紊乱的肠道菌群除了会导致肠道的炎症反应以外,也会促使机体诱导Treg和Th17细胞分别产生FGF2和IL-17来协同诱导肠道上皮层中损伤修复相关基因的表达从而使得失调的肠道菌群和粘膜炎症反应回归稳态。FGF2或IL-17A基因的缺失将导致肠道上皮修复的减慢和致炎性肠道菌群的不可控增殖继而导致更严重的肠炎病理。研究还首次发现失调的肠道菌群可以诱导TGFβ1在肠道中的表达,从而诱导肠道Treg细胞特异性产生FGF2来促进其免疫调节功能。从分子机制上来说,研究人员首次发现IL-17信号通路下游重要的接头蛋白Act1通过与SOS1竞争结合GRB2来抑制FGF2的ERK信号通路的激活,但当IL-17和FGF2信号同时存在时(比如肠炎发生的情况下),Act1会优先结合到IL-17受体复合物上,使得其对FGF2下游ERK信号通路的抑制得以解除,由此放大了这两个因子所介导信号的下游生物学效应。该研究不仅发现了机体维持肠道菌群免疫稳态的新机制,也对于解析肠炎相关疾病的致病机理有重要的理论与临床意义。

图2. 肠道共生真菌诱导肠道免疫平衡紊乱机制示意图

结直肠癌(Colorectal cancer,
CRC)是大肠上皮黏膜在环境及遗传等多致病因素作用下发生的恶性转化。高度完整和调节完善的肠道免疫系统是维持肠道上皮黏膜功能正常及抑制肠道肿瘤发生发展的有效武器。而肠组织特异性免疫形成的关键因素是肠道免疫识别分子对肠道不同菌群及其代谢产物的反应。因此,探讨肠道微生物及其介导的免疫应答对于开拓免疫治疗在结直肠癌中的应用至关重要。

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本研究首次发现Dectin-3-/-鼠比野生鼠易于罹患急性肠炎,值得关注的是,Dectin-3-/-鼠肠道中真菌的数量,尤其是条件致病真菌C.
tropicalis 的数量显著高于正常鼠;Dectin-3-/-鼠在肠炎诱导过程中予 C.
tropicalis灌胃可显著加重炎性病变的程度,而给予氟康唑抗真菌治疗后,Dectin-3-/-鼠肠道炎性反应明显改善;进一步发现骨髓来源的固有免疫细胞—巨噬细胞可通过dectin-3识别并吞噬真菌,从而诱导机体的抗真菌免疫应答。本研究还发现Dectin-3-/-鼠中异常的免疫应答参与了肠道上皮细胞的修复和内稳态。Dectin-3属于C型凝集素样受体(C-type
lectin receptors ,
CLRs)的家族成员,是介导机体抗真菌免疫的一类重要的模式识别受体。该研究证实了Dectin-3介导的抗真菌免疫应答在维持肠道稳态和诱导肠道炎症中的重要作用,阐述了肠道共生真菌在炎症性肠病发病中机制,对于临床相关疾病的诊治具有重要的指导意义。

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8月25日,国际学术期刊Immunity
在线发表了中国科学院上海生命科学研究院健康科学研究所钱友存研究组与沈南研究组的合作研究论文www.463.com ,【www.463.com】cells)和援助性T 细胞17(Th17,Dectin-3-/-鼠肠道中细菌的数量。Growth
Factor FGF2 Cooperates with Interleukin-17 to Repair Intestinal
Epithelial
Damage
。该研究发现,在肠炎的发病过程中,宿主肠道固有层的调节性T细胞(Treg
cells)和辅助性T 细胞17(Th17
cells)会针对紊乱的肠道菌群做出响应并分别分泌具有保护作用的生长因子FGF2和白介素17来协同修复肠道上皮层所受的损伤从而维持肠道粘膜系统的免疫稳态。

(医学院 科学技术处)

综上所述,本研究证实:在正常状态下,肠道共生真菌C.tropicalis可易位至肠道固有层,通过CARD9分子被宿主的天然免疫细胞—-巨噬细胞识别清除。而在CARD9分子缺失时,增多的C.tropicalis
可促进髓系细胞向MDSCs细胞分化,并激活MDSCs的免疫抑制活性,从而促进结肠肿瘤的发生发展。该研究证实了CARD9介导的抗真菌免疫应答在维持肠道稳态和诱导肠道肿瘤中的重要作用,阐述了肠道共生真菌在结肠肿瘤发病中机制,对于临床结肠肿瘤的诊治具有重要的指导意义。

宿主的肠道系统存在着数量惊人的微生物,这些肠道中的微生物群落被统称为肠道菌群(intestinal
microbiota)。经过漫长的共同进化,肠道为这些微生物提供天然的栖息之地和适宜的生长环境。同时,肠道菌群能够发挥维持宿主自身的消化吸收、能量代谢以及免疫系统的成熟发育等功能。这种互惠共生关系的和谐存在维持了宿主的肠道稳态乃至个体的健康。宿主的肠道上皮层不仅对于机体抵御外来病原菌的入侵至关重要,还对自身菌群共生关系的维持十分关键。当肠道上皮层受到损伤且没有被正确修复时,这些原本共生的肠道菌群会发生失调和紊乱,并通过宿主的先天免疫信号通路如Toll样受体(toll
like
receptor,TLR)通路来启动宿主的肠道炎症反应,继而导致或加速肠道炎症疾病如炎症性肠病(inflammatory
bowel disease, IBD)和结肠癌(colorectal
cancer,CRC)的发生发展。为了避免肠道炎症反应的过度激活,肠道粘膜免疫系统也会迅速做出响应并力图修复受损的肠道上皮层从而使得肠道稳态得以重建。这一过程一般由多种胞外因子(如细胞因子和生长因子等)参与完成,但这些因子之间的合作网络仍有待阐明。白介素17家族细胞因子是一类新近被发现的细胞因子类群,越来越多的研究发现该家族成员与炎症的发生有着密切的联系。其代表性成员IL-17A作为该家族中研究最为深入的成员,已经被认为参与了机体的多种炎症反应和疾病发展。自IL-17A首次发现以来,人们已经发现了六个IL-17家族细胞因子,分别为IL-17A至F。其受体家族具有五个成员,分别为IL-17RA至RE。2011年至今,钱友存实验室系统地研究了该家族细胞因子在肠道粘膜免疫中的功能,并分别在Nature
Immunology
Immunity上发表论文阐明该家族新成员白介素17C在多种肠道免疫疾病中的作用机制。

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南京大学王婷婷教授与清华大学林欣教授为本文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、江苏省自然科学基金和中央高校基本科研业务费的支持,课题前期实验由NIH基金支持。

生长因子FGF2与白介素17通过Act1直接介导信号通路协同维持肠道粘膜免疫稳态

王婷婷副教授2013年入选“南京大学优秀中青年教师境外研修计划”的资助,该研究是她2014-2016年在美国MD
Anderson Cancer Center从事科研工作的部分成果。

2018年9月18日,南京大学医学院王婷婷教授课题组和清华大学医学院免疫学研究所林欣教授课题组在Cell子刊
《Immunity》杂志在线发表题为 《The adaptor protein CARD9 protects
against colitis-associated colon cancer by restricting mycobiota-
mediated expansion of myeloid-derived suppressor cells》的研究论文。

图1. Dectin-3 介导的抗真菌免疫应答参与肠道上皮细胞的修复。A.
Clec4d-/-与野生鼠中急性肠炎模型中肠道组织HE染色图;B. Clec4d-/-与野生鼠中真菌荧光染色图;C-D. Clec4d影响了上皮细胞的迁移和修复; E. Clec4d-/-与野生鼠中急性肠炎模型中增殖及凋亡蛋白表达。

2016年,王婷婷教授回国后继续同林欣实验室合作,进一步研究肠道真菌调控结肠肿瘤进展的分子机制,研究发现上述现象与髓系抑制性细胞密切相关。MDSCs是一类具有免疫抑制性的未成熟骨髓细胞,它们可通过抑制T细胞的活性促进肿瘤的生长。MDSCs增多导致的免疫抑制已成为肿瘤患者预后差、治疗效果不理想的重要原因。该研究发现在Card9-/-结肠肿瘤鼠中MDSCs的比例,尤其是粒样的髓系抑制细胞显著增多,且MDSCs对CD4+T细胞和CD8+T细胞的抑制能力显著增强。进一步的实验首次证实肠道真菌的刺激可以促进髓系细胞向MDSCs的分化,并激活MDSCs的免疫抑制活性。

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图1: 肠道真菌调控MDSCs参与结肠肿瘤发病的机制示意图

我校医学院王婷婷副教授在肠道共生真菌诱导肠道免疫平衡紊乱的机制研究中取得重要进展,相关成果“Dectin-3
Deficiency Promotes Colitis Development due to Impaired Antifungal
Innate Immune Responses in the Gut”在线发表于Plos
Pathogen。南京大学医学院王婷婷为第一作者,美国MD Anderson Cancer Center
Dr. Xin Lin为通讯作者。

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